2018 Fiscal Year Annual Research Report

人工知能による自動薬物循環管理とシステム自律神経制御の開発・統合拡張と実用化

Research Project

Project/Area Number	17H04365
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	神谷厚範岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (30324370)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	杉町勝国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (40250261)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	自律神経
Outline of Annual Research Achievements	集中治療医学の循環管理は、患者生命予後を直ちに決する重責を担う。高度な技術や豊富な経験を要し、医師の身体的心理的ストレスは大きい。本研究では、集中治療医学を支援する自動治療システムの開発を目指す。自動循環管理システムプロトタイプでは、患者の循環動態を計測して人工知能に送り、循環系モデルを用いて観測不可能な内部３特性を定量化（＝自動診断）、独自アルゴリズムで治療命令信号を計算し、ポンプ外部制御で４薬剤（強心剤・血管拡張薬・輸液・利尿剤）を同時に投与して、循環系の全体を目標値に制御した。この多重安全システムについて、①-１.人工知能による安全装置の開発（各種エラーに自動対応）、①-２.人工知能による適応制御治療システム（患者病態変化に応じて治療を調節する）、①-３.人工知能による病態監視システム（患者病態変化を監視し薬物医療の限界を判断）、シミュレーションなどを用いて、実用に耐えるように検討した。一方、循環器疾患や生活習慣病などの各種疾患では、自律神経異常（例えば、交感神経の過緊張、迷走神経の過抑制）が病勢を増悪させることがある点に着目し、自律神経を電気刺激してこの神経異常を是正する実験的治療について、検討した。この電気的な神経医療の治療候補を探索する手段として、電気的刺激を代替する遺伝学的な神経操作について検討した。小動物において、遺伝学的な神経操作を行った結果、実際に神経活動を変化させたり、あるいは逆に、神経活動を、低下させたり消失させたりできることが解明した。この実験結果より、遺伝学的な神経操作は、電気的な神経刺激を代替し得ることが示唆された。高血圧モデル動物に対する腎臓交感神経操作実験の結果、腎臓交感神経の緊張が高血圧病態深く関与することが分かってきた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究では、遺伝学的な神経操作の開発が、最大の難関であるが、それについて進展があり、実際に動物神経を操作できるようになってきた。
Strategy for Future Research Activity	遺伝学的な神経操作の開発をさらに発展させ、他項目とともに、総合的に検討する。